{数控加工管理}第三章数控加工的工艺基础

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1、,3.1 基本概念,3.1.1 生产过程,1生产过程 机械产品制造时，由原材料到该机械产品出厂的全部劳动过程，称为生产过程。 机械产品的生产过程包括以下几个部分: 生产的准备工作 如产品的开发设计和工艺设计，专用装备的设计与制造，各种生产的组织及其其他生产所需物资的准备工作。 原材料及半成品的运输与保管。 毛坯的制造过程，如铸造、锻造和冲压等。,第3章 数控加工工艺基础, 零件的各种加工过程，如机械加工、焊接、热处理和表面处理等。 部件和产品的装配过程，包括组装、部装等。 产品的检验、调试、油漆和包装等。 工艺过程是指生产过程中直接改变生产对象的形状、尺寸、相对位置和性质等，使其成为成品或半成

2、品的过程。 采用机械加工的方法，直接改变毛坯的形状、尺寸和表面质量，使其成为零件的过程称为机械加工工艺过程。,3.1 基本概念,2.1.2 工艺过程及其组成,1工序 一个或一组工人，在一个工作地点对同一个或同时对几个工件所连续完成的那一部分工艺过程，称为工序。 划分工序的主要依据是设备(或工作地点)、工人、工件是否变动和加工是否连续，若改变其中任意一个就构成另一个工序。,3.1 基本概念,机械加工工艺过程是由一个或若干个顺序排列的工序所组成，而每一个工序又可分为若干个安装、工位、工步、走刀等。,阶梯轴简图,3.1 基本概念,阶梯轴加工工艺过程（单件小批生产）,阶梯轴加工工艺过程（中批生产）,2

3、 . 安装 安装是指工件在加工之前，在机床或夹具上占据正确的位置（即为定位），然后加以夹紧的过程。在一个工序中，工件可能安装一次，也可能需要安装几次。,3. 工位 为完成一定的工序内容，一次装夹工件后，工件（或装配单元）与夹具或机床的可动部分一起相对刀具或机床的固定部分所占据的每一个位置，称为工位。 为了减少工件的安装次数，常采用各种回转工作台、回转夹具或移动夹具，使工件在一次安装中，先后处于几个不同的位置进行加工，不仅缩短了装夹工件的时间，而且提高了加工精度和生产效率。,3.1 基本概念,多工位加工,利用回转工作台在一次安装中顺次完成装卸工件、钻孔、扩孔和铰孔四工位加工实例。,4. 工步 在

4、加工表面（或装配时的连接面）和加工（或装配）工具都不变的情况下，所连续完成的那一部分工序称为工步。划分工步的依据是加工表面和工具是否变化。 一次安装中连续进行的若干相同的工步看作是一个工步。用几把刀具同时加工一个零件上的几个表面的工步，称为复合工步。 在数控加工中，有时将在一次安装下用一把刀具连续切削零件的多个表面划分为一个工步。 5.进给(走刀) 进给也称走刀。在一个工步中，由于余量较大或其他原因，需要用同一把刀具对同一表面进行多次切削，这样，刀具对工件每切削一次就称为一次进给。,3.1 基本概念,简化相同工步的实例 复合工步实例,3.1 基本概念,工序与安装、工位及工步、进给之间的关系,3

5、.1 基本概念,3.1.3 生产纲领和生产类型 机械产品的制造工艺不仅与产品的结构和技术要求有很大关系，而且也与企业的生产类型有很大关系，而企业的生产类型是由企业的生产纲领决定的。 （1）生产纲领 企业在计划期内应当生产的产品产量和进度计划称为生产纲领.计划期通常为一年,因此生产纲领也常称为年产量。,3.1 基本概念,（2）生产类型 根据生产钢领的大小和产品品种的多少，机械加工生产类型可分为：单件生产、大量生产和成批生产三类。 单件生产 产品品种多，每一种产品的结构、尺寸不同且产量少，各个工作地点的加工对象经常改变且很少重复的生产类型。 大量生产 产品数量大，大多数工作地点长期按一定节拍进行某

6、一个零件的某一道工序的加工。 成批生产 成批生产是指一年中分批轮流的制造几种不同的产品，每种产品有一定的数量，工作地点的加工对象同期性地重复。,3.1 基本概念,3.2.1 制定的作用、基本要求、主要依据、步骤和格式,1工艺规程的作用 （1）工艺规程是指导生产的主要技术文件； （2）工艺规程是生产组织和管理工作的基本依据； （3）工艺规程是生产准备和技术准备的基本依据； （4）工艺规程是新建或扩建工厂或车间的基本资料 。,3.2 机械加工工艺规程的制定,用表格的形式规定机械零件制造工艺过程和操作方法等工艺文件称为机械加工工艺规程。,2 、工艺规程的原则 基本要求：“ 优质、高产、低消耗” 技术

7、上的先进性； 经济上的合理性； 良好的劳动条件及避免环境污染。,3.2 机械加工工艺规程的制定,（1）产品装配图和零件工作图。 （2）产品的生产纲领。 （3）产品验收的质量标准。 （4）现有的生产条件和资料。 （5）国内、外同类产品的有关工艺资料等。,3工艺规程制订的主要依据,3.2 机械加工工艺规程的制定,4、制订工艺规程的步骤 计算年生产纲领，确定生产类型； 分析零件图及装配图，对零件进行工艺分析； 选择毛坯类型及制造方法； 设计工艺路线； 确定各工序的加工余量，计算工序尺寸及公差； 确定各工序所用的设备及刀具、夹具、量具和辅助工具； 确定切削用量及工时定额； 确定各主要工序的技术要求及检

8、验方法； 进行技术经济分析，选择最佳方案； 填写工艺文件。,3.2 机械加工工艺规程的制定,3.2.2 零件的工艺性分析,1 产品的零件图和装配图分析 零件图的完整性与正确性分析 零件技术要求分析 尺寸标注方法分析 零件材料分析,汽车板弹簧与吊耳的配合,3.2 机械加工工艺规程的制定,人们把零件在满足使用要求的前提下所具有的制造可行性和加工经济性叫做零件的结构工艺性。,a)结构工艺性不好,b)结构工艺性好,2 零件的结构工艺性分析,3.2 机械加工工艺规程的制定,3.2.3 毛坯的确定,毛坯的确定包括确定毛坯的种类和制造方法两个方面。 常用的毛坯种类有铸件、锻件、型材、焊接件等。如铸铁材料毛坯

9、均为铸件，钢材料毛坯一般为锻件或型材等。 各种毛坯的制造方法很多。确定毛坯时主要考虑下列因素： （1）零件的材料及其力学性能 （2）生产类型 （3）零件的结构形状和外形尺寸。,3.2 机械加工工艺规程的制定,3.2.5 工艺路线的拟定,3.2 机械加工工艺规程的制定,工艺路线的拟定是制定工艺规程的重要内容之一，其主要内容包括：选择各加工表面的加工方法、划分加工阶段、划分工序以及安排工序的先后顺序等。 1、加工方法的选择 机械零件的形状是多种多样的，但它们都是由平面、外圆柱面、内圆柱面或曲面、成形面等基本表面组成的。每一种表面都有多种加工方法，具体选择时应根据零件的加工精度、表面粗糙度、材料、结

10、构形状、尺寸及生产类型等因素，选用相应的加工方法和加工方案。,3.2.4 定位基准的选择,3.2 机械加工工艺规程的制定,外圆表面的加工方案如下图所示,1）外圆表面加工方法的选择,3.2 机械加工工艺规程的制定,2）内孔表面加工方法的选择 内孔表面加工方法有钻孔、扩孔、镗孔、拉孔、磨孔和光整加工。下图所示为常用的孔加工方案。,3.2 机械加工工艺规程的制定,3）平面加工方法的选择 平面的主要加工方法有铣削、刨削、车削、磨削和拉削等，精度要求高的平面还需要经过研磨或刮削加工。常见的平面加工方式如下图所示。,（1）平面轮廓,平面轮廓常用的加工方法有数控铣削、线切割及磨削等。,平面轮廓类零件 a)

11、内平面轮廓 b) 外平面轮廓,4）平面轮廓和曲面轮廓的加工,3.2 机械加工工艺规程的制定,（2）立体曲面轮廓,曲面的行切法加工,立体曲面轮廓的加工方法主要是数控铣削，多用球头铣刀，以“行切法”加工，如图所示。根据曲面形状、刀具形状以及精度要求等通常采用二轴半联动或三轴联动。对精度和表面粗糙度要求高的曲面，当用三轴联动的“行切法”加工不能满足要求时，可用模具铣刀，选择四坐标或五坐标联动加工。,3.2 机械加工工艺规程的制定,2 加工阶段的划分,(1) 粗加工阶段 在这一阶段中要切除大量的加工余量，使毛坯在形状和尺寸上接近零件成品，因此主要目标是提高生产率。 (2) 半精加工阶段 在这一阶段中应

12、为主要表面的精加工作好准备(达到一定加工精度，保证一定的加工余量)，并完成一些次要表面的加工(钻孔、攻螺纹、铣键槽等)，一般在热处理之前进行。 （3）精加工阶段 保证各主要表面达到图样规定的尺寸精度和表面粗糙度要求，主要目标是全面保证加工质量。 （4） 光整加工阶段 对于零件上精度要求很高，表面粗糙度值要求很小(1T6及IT6以上，Ra0.2m)的表面，还需进行光整加工。,1） 加工阶段的划分,3.2 机械加工工艺规程的制定,2）划分加工阶段的原因,（1）保证加工质量 粗加工造成的加工误差可通过半精加工和精加工逐步得到纠正，保证加工质量。 （2）有利于合理使用设备 粗加工余量大、切削用量大，要

13、求功率大、刚性好、生产率高，精度要求不高的设备。精加工切削力小，对机床破坏小，可采用精度高的设备。 （3）便于安排热处理工序 使冷、热加工工序配合得更好 例如，粗加工后工件残余应力大，一般要安排去应力热处理（如时效处理），以消除残余应力。精加工前要安排淬火等最终热处理，热处理引起变形又可在精加工中予以消除。 （4）便于及时发现毛坯缺陷 对毛坯的各种缺陷，如铸件的气孔、夹砂和余量不足等，在粗加工各表面后即可发现，便于及时报废或修补。 （5）精加工、光整加工安排在最后，可保护精加工后的表面不受损伤。,3.2 机械加工工艺规程的制定,3、 加工顺序的安排,（1）基面先行原则 用作精基准的表面应优先加

14、工出来，因为定位基准的表面越精确，装夹误差就越小。 （2）先粗后精原则 各个表面的加工顺序按照粗加工半精加工精加工光整加工的顺序依次进行，逐步提高表面的加工精度和减小表面粗糙度。 （3）先主后次原则 零件的主要工作表面、装配基面应先加工，从而能及早发现毛坯中主要表面可能出现的缺陷。次要表面可穿插进行，放在主要加工表面加工到一定程度后、最终精加工之前进行。 （4）先面后孔原则 对箱体、支架类零件，平面轮廓尺寸较大，一般先加工平面，再加工孔和其他尺寸，这样安排加工顺序，一方面用加工过的平面定位，稳定可靠；另一方面在加工过的平面上加工孔，比较容易，并能提高孔的加工精度，特别是钻孔，孔的轴线不易偏斜。

15、,1） 切削加工顺序的安排原则,3.2 机械加工工艺规程的制定,2）热处理工序的安排,（1）预备热处理 安排在机械加工之前，以改善材料的切削性能及消除内应力为主要目的。常用的方法有退火、正火和调质。 （2）去除内应力热处理 主要是消除毛坯制造或工件加工过程中产生的残余应力。一般安排在粗加工之后，精加工之前，常用的方法有人工时效、退火等。 （3）最终热处理 以达到图样规定的零件的强度、硬度和耐磨性为主要目的，常用的方法有表面淬火、渗碳、渗氮和调质、淬火等应安排在半精加工之后，磨削加工之前。渗氮处理可以放在半精磨之后，精磨之前。,3.2 机械加工工艺规程的制定,热处理工序的安排,3.2 机械加工工

16、艺规程的制定,3）辅助工序的安排,辅助工序的种类很多，如检验、去毛刺、倒棱边、去磁、清洗、动平衡、涂防锈漆和包装等。 其中检验工序是主要的辅助工序，它是监控产品质量的主要措施，除在每道工序的进行中操作者都必须自行检查外，还须在下列情况下安排单独的检验工序： （1）粗加工阶段结束之后。 （2）重要工序之后。 （3）零件从一个车间转到另一个车间时。 （4）特种性能(磁力擦伤、密封性等)检验之前。 （5）零件全部加工结束之后。,3.2 机械加工工艺规程的制定,4、工序的集中与分散,（1）工序集中原则 就是指每道工序包括尽可能多的加工内容,将工件的加工，集中在少数几道工序内完成。 特点：减少了设备的数量，减少了操作工人和生产面积。 减少了工序数目，减少了运输工作量，简化了生产计划工作，缩短了生产周期。 减少了